2차원 반도체의 대면적 합성 및 물성제어를 통한 광센서 응용

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www.kieeme.or.kr• October 2019 Vol. 32, No. 5

Special Theme

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E2M 전기 전자와 첨단 소재 •

성명 김 수 민

학력 2008년 ~ 2011년 성균관대학교 이학박사

경력 2011년 ~ 2012년 MIT Post-doc.

2012년 ~ 현재 한국과학기술연구원 선임연구원

수상 나노기술 부분 국무총리표창 (2015) 이달의 KIST인 상 (2018) 2019년 KIST인 대상 (2019) 성명 최 수 호

학력 2005년 ~ 2012년 동국대학교 물리학과 이학사 2013년 ~ 2015년 동국대학교 물리학과 고체물리학 석사 2015년 ~ 현재 동국대학교 물리학과 고체물리학 박사과정 성명 고 하 영

학력 2012년 ~ 2016년 전북대학교 반도체과학기술학과 이학사 2019년 ~ 현재 성균관대학교 에너지과학과 석박통합과정

저

^/

자

^/

약

^/

력

1. 서론

최근 웨어러블 스마트 소자에 대한 관심과 더불어 초저전력, 고유연 광소자 기술에 대한 산업적 수요가 급증하고 있는 추세이다. 이로 인해 포스트 실리콘 시대의 핵심 소재로 각광 받고 있는 이황화몰리브덴(molybdenum disul- fide, MoS

2

)과 같은 2차원 전이금속 칼코겐 화합 물(transition metal dichalcogenide, TMD)에 대 한 연구가 활발히 진행되고 있다 [1]. 이황화몰 리브덴은 몰리브데늄(Mo)과 황(S)이 결합하여 격자구조를 이루고 있으며, 흑연(graphite)과 같이 원자간 공유결합과 층간 반데르발스(van der Waals) 결합의 층상구조를 지닌다. 또한, 단 일막의 두께가 6.5 Å으로 극초박막 구조를 지 니고 있으며, 반도체 특성을 지니는 물질이다.

이러한 2차원 반도체 소재의 경우, 대표적 신소 재인 그래핀(graphene)의 반금속(semimetallic) 밴드구조에 의한 차세대 반도체 소자 응용의

한계를 극복함과 동시에 저차원 구조에서 기 인하는 혁신적인 물성으로 인해 다양한 분야 로의 응용 잠재력을 지닌 소재이다. 2차원 반 도체 소재를 기반으로 하는 광전자 소자의 경 우 2차원 소재의 구조적 장점으로 인해 초소형, 고유연 소자 구현이 가능하며, 높은 광응답성 (photoresponsivity)으로 인해 기존 반도체 소재 기반 광소자의 과다전력 소모 문제를 획기적으 로 극복하여 차세대 웨어러블 초저전력 광소 자 구현이 가능하다. 하지만 여전히 해결해야 할 다양한 이슈들이 존재한다. 대표적 탄소 기 반의 저차원 나노소재인 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀의 경우 장기간 동안 한 가지 소재에 대한 심층적이고 다각적인 연구를 통 해 상용화 측면에서 실현가능한 기술이 개발되 고 있으나, 2차원 TMD 반도체 소재의 경우 다 양한 구성원소를 지니는 소재들이 지속적으로 보고되면서 현재까지 상용화를 위한 연구개발 로 발전하지 못하고 기초 연구에 머물러 있는

2차원 반도체의 대면적 합성 및 물성제어를 통한 광센서 응용

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Special Theme 2차원 반도체 및 하이브리드 복합구조

글_ 임 이 랑 박사과정 · 송 우 석 선임연구원 · 임 종 선 책임연구원 ^| 한국화학연구원 화학소재연구본부

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Special Theme

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33 실정이다. 본고에서는 대표적 2차원 반도체 소 재인 이황화몰리브덴의 산업적 응용에 있어 두 가지 핵심 요구사항으로 대두되고 있는 대면 적, 고균일 합성방법과 고성능 소자 구현을 위 한 소재 기술에 대해 논의하고자 한다.

2. 2차원 반도체 소재의 산업적 응용을 위한 선결사항

앞서 언급한 바와 같이 2차원 TMD 소재인 MoS

2

의 산업적 응용을 위한 선결사항은 (i) 신 뢰성이 확보된 대면적, 고균일 합성방법의 개 발과 (ii) 기존 상용화된 광소자 성능을 상회하 는 고성능 소자 구현을 위한 고품질 소재 기술 이라 할 수 있다. 따라서 상기 두 가지 요건을 동시에 만족할 수 있는 소재 기술개발이 절실 히 요구되며, 실현될 경우 웨어러블 스마트 소 자에 적용될 가능성이 높고 관련 시장이 급속 히 성장될 것으로 전망된다. 사실 이 두 가지 선결사항은 trade-off 관계라고 볼 수 있다. 자 세한 이유는 2차원 반도체 소재의 합성 방법에 대해 소개하면서 논의하도록 하겠다. 기존 보 고된 2차원 MoS

2

의 합성방법은 그래핀과 마찬 가지로 크게 top-down 방법과 bottom-up 방 법으로 구분된다. 대표적인 top-down 방식에 는 테이프를 이용하여 벌크 MoS

2

층상구조의 층간 반데르발스(van der Waals) 인력을 약화 시켜 박리하는 방법이 있으며, 고품질의 소재 를 얻을 수 있다는 장점을 지닌다 [2]. 지난 연

구결과, 기계적 박리법(mechanical exfoliation) 을 통해 형성된 단일층 MoS

2

기반 광소자의 경우, 880 A/W로 매우 우수한 광응답성을 보 임을 확인하였다 [3]. 또한 선행연구를 통해 보 고된 다양한 종류의 2차원 반도체 소재 기반 의 광소자 및 이종접합구조 또는 도핑된 반도 체 소재 기반 광소자의 경우, 현재 상용화된 반 도체 소재 기반 광센서의 광반응성을 상회하 는 우수한 성능을 보고하고 있다 [4-6]. 하지만, 수-수백 마이크로미터 크기의 불균일한 flake 구조로 형성되기 때문에, 상용화 측면에서 기 존 실리콘 기반 반도체 공정에 적용되고 있는 top-down 리소그래피 패터닝 공정과의 호환 을 통해 신뢰성이 확보된 광소자 어레이 구현 이 어렵다는 단점을 지닌다. 대표적인 bottom- up 방식인 열화학기상증착법(thermal chemi- cal vapor deposition, TCVD)는 Mo과 S가 포 함된 분말을 동시에 증발(evaporation)시켜 원하는 기판 위에 MoS

2

를 합성하는 방법이다 [7,8]. 이는 다양한 종류의 전이금속 칼코겐 화 합물을 효과적으로 합성하는데 유용한 방법으 로 널리 이용되고 있지만, 기계적 박리법과 마 찬가지로 소자응용에 유리한 대면적 박막 형 태가 아닌 flake 구조가 지배적으로 합성되며, flake의 균일성 확보가 어렵다는 단점이 있다.

그 이유는 증발된 Mo과 S가 기판 표면에 흡착 되어 초기 형성되는 핵생성 사이트(nucleation site)의 밀도 측면에서 위치별 편차가 발생하기 때문에 균일한 박막 합성에 제한이 있기 때문 이다 [9]. 이러한 문제를 극복하여 대면적 MoS

2

박막을 합성하기 위한 방법으로 기판에 금속

박막을 스퍼터링(sputtering) 방법을 통해 증착 한 후, S 분말을 증발시키는 황화 반응(sulfu- rization)을 통해 MoS

2

를 합성하는 방법, 원자 층 증착법(atomic layer deposition), 유기금속 화학기상증착법(metal organic chemical vapor deposition), face-to-face 금속 전구체(precur- sor)를 이용한 CVD 방법, 용액공정을 통해 코 팅된 박막의 열분해를 통해 2차원 TMD 소재 를 합성하는 방법 등이 보고된바 있다 [10-13].

이러한 대면적 합성에 용이한 방법의 경우, 앞 서 언급한 MoS

2

형성을 위한 핵생성 사이트의 밀도가 매우 높기 때문에 결정의 크기가 타 방 법(기계적 박리법, CVD 방법)을 통해 합성된 MoS

2

에 비해 상대적으로 작고, 이로 인해 많은 결정립계(grain boundary)를 포함한다. 따라서 전하 이동시 산란에 의한 전기적 특성 악화가 야기되기 때문에 앞서 언급한 바와 같이 대면 적 합성 기술과 고성능 소자 구현을 위한 고품 질 소재 기술 개발은 trade-off 관계라고 할 수 있다. 따라서 본고에서는 두 가지 문제점을 동

시에 해결하기 위한 접근으로 용액공정 기반 의 대면적 MoS

2

저온합성 기술과 원자치환을 통해 물성이 제어된 2차원 삼원합금 소재 합성 및 광소자 응용 기술에 대해 소개하고자 한다.

3. 용액공정 기반 대면적 2차원 MoS

₂

의 저온 합성기술

앞서 언급된 합성방법인 화학적/물리적 박 리법, 화학기상증착법의 경우 대면적의 균 일한 층수의 MoS

2

를 합성하기 어렵다는 단 점이 있으며, 대면적화에 상대적으로 유리 한 화학기상증착법의 경우 고온의 합성온도 (600~1,000℃)가 요구되기 때문에 유연 기판 위에 직접 합성하기 어렵다는 단점을 지닌다.

따라서 폴리이미드 유연 기판에 2차원 MoS

2

를 직접 합성하기 위해 다음과 같은 방법이 제 시되었다. 대면적의 균일한 층수 분포를 지닌

그림 1

^▶

(a) MoS

2

의 대면적 저온합성 조건 및 (b) (NH

4

)

2

MoS

4

전구체의 TGA 곡선 [14].

b

a

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33 실정이다. 본고에서는 대표적 2차원 반도체 소 재인 이황화몰리브덴의 산업적 응용에 있어 두 가지 핵심 요구사항으로 대두되고 있는 대면 적, 고균일 합성방법과 고성능 소자 구현을 위 한 소재 기술에 대해 논의하고자 한다.

2. 2차원 반도체 소재의 산업적 응용을 위한 선결사항

앞서 언급한 바와 같이 2차원 TMD 소재인 MoS

2

의 산업적 응용을 위한 선결사항은 (i) 신 뢰성이 확보된 대면적, 고균일 합성방법의 개 발과 (ii) 기존 상용화된 광소자 성능을 상회하 는 고성능 소자 구현을 위한 고품질 소재 기술 이라 할 수 있다. 따라서 상기 두 가지 요건을 동시에 만족할 수 있는 소재 기술개발이 절실 히 요구되며, 실현될 경우 웨어러블 스마트 소 자에 적용될 가능성이 높고 관련 시장이 급속 히 성장될 것으로 전망된다. 사실 이 두 가지 선결사항은 trade-off 관계라고 볼 수 있다. 자 세한 이유는 2차원 반도체 소재의 합성 방법에 대해 소개하면서 논의하도록 하겠다. 기존 보 고된 2차원 MoS

2

의 합성방법은 그래핀과 마찬 가지로 크게 top-down 방법과 bottom-up 방 법으로 구분된다. 대표적인 top-down 방식에 는 테이프를 이용하여 벌크 MoS

2

층상구조의 층간 반데르발스(van der Waals) 인력을 약화 시켜 박리하는 방법이 있으며, 고품질의 소재 를 얻을 수 있다는 장점을 지닌다 [2]. 지난 연

구결과, 기계적 박리법(mechanical exfoliation) 을 통해 형성된 단일층 MoS

2

기반 광소자의 경우, 880 A/W로 매우 우수한 광응답성을 보 임을 확인하였다 [3]. 또한 선행연구를 통해 보 고된 다양한 종류의 2차원 반도체 소재 기반 의 광소자 및 이종접합구조 또는 도핑된 반도 체 소재 기반 광소자의 경우, 현재 상용화된 반 도체 소재 기반 광센서의 광반응성을 상회하 는 우수한 성능을 보고하고 있다 [4-6]. 하지만, 수-수백 마이크로미터 크기의 불균일한 flake 구조로 형성되기 때문에, 상용화 측면에서 기 존 실리콘 기반 반도체 공정에 적용되고 있는 top-down 리소그래피 패터닝 공정과의 호환 을 통해 신뢰성이 확보된 광소자 어레이 구현 이 어렵다는 단점을 지닌다. 대표적인 bottom- up 방식인 열화학기상증착법(thermal chemi- cal vapor deposition, TCVD)는 Mo과 S가 포 함된 분말을 동시에 증발(evaporation)시켜 원하는 기판 위에 MoS

2

를 합성하는 방법이다 [7,8]. 이는 다양한 종류의 전이금속 칼코겐 화 합물을 효과적으로 합성하는데 유용한 방법으 로 널리 이용되고 있지만, 기계적 박리법과 마 찬가지로 소자응용에 유리한 대면적 박막 형 태가 아닌 flake 구조가 지배적으로 합성되며, flake의 균일성 확보가 어렵다는 단점이 있다.

그 이유는 증발된 Mo과 S가 기판 표면에 흡착 되어 초기 형성되는 핵생성 사이트(nucleation site)의 밀도 측면에서 위치별 편차가 발생하기 때문에 균일한 박막 합성에 제한이 있기 때문 이다 [9]. 이러한 문제를 극복하여 대면적 MoS

2

박막을 합성하기 위한 방법으로 기판에 금속

박막을 스퍼터링(sputtering) 방법을 통해 증착 한 후, S 분말을 증발시키는 황화 반응(sulfu- rization)을 통해 MoS

2

를 합성하는 방법, 원자 층 증착법(atomic layer deposition), 유기금속 화학기상증착법(metal organic chemical vapor deposition), face-to-face 금속 전구체(precur- sor)를 이용한 CVD 방법, 용액공정을 통해 코 팅된 박막의 열분해를 통해 2차원 TMD 소재 를 합성하는 방법 등이 보고된바 있다 [10-13].

이러한 대면적 합성에 용이한 방법의 경우, 앞 서 언급한 MoS

2

형성을 위한 핵생성 사이트의 밀도가 매우 높기 때문에 결정의 크기가 타 방 법(기계적 박리법, CVD 방법)을 통해 합성된 MoS

2

에 비해 상대적으로 작고, 이로 인해 많은 결정립계(grain boundary)를 포함한다. 따라서 전하 이동시 산란에 의한 전기적 특성 악화가 야기되기 때문에 앞서 언급한 바와 같이 대면 적 합성 기술과 고성능 소자 구현을 위한 고품 질 소재 기술 개발은 trade-off 관계라고 할 수 있다. 따라서 본고에서는 두 가지 문제점을 동

시에 해결하기 위한 접근으로 용액공정 기반 의 대면적 MoS

2

저온합성 기술과 원자치환을 통해 물성이 제어된 2차원 삼원합금 소재 합성 및 광소자 응용 기술에 대해 소개하고자 한다.

3. 용액공정 기반 대면적 2차원 MoS

₂

의 저온 합성기술

앞서 언급된 합성방법인 화학적/물리적 박 리법, 화학기상증착법의 경우 대면적의 균 일한 층수의 MoS

2

를 합성하기 어렵다는 단 점이 있으며, 대면적화에 상대적으로 유리 한 화학기상증착법의 경우 고온의 합성온도 (600~1,000℃)가 요구되기 때문에 유연 기판 위에 직접 합성하기 어렵다는 단점을 지닌다.

따라서 폴리이미드 유연 기판에 2차원 MoS

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를 직접 합성하기 위해 다음과 같은 방법이 제 시되었다. 대면적의 균일한 층수 분포를 지닌

그림 1

^▶

(a) MoS

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의 대면적 저온합성 조건 및 (b) (NH

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)

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MoS

4

전구체의 TGA 곡선 [14].

b

a

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35 MoS

2

합성을 위해 Mo과 S가 동시에 포함된 단 일 전구체인(NH

4

)

2

MoS

4

을 유기용매에 분산하 여 간단한 스핀코팅(spin-coating) 공정을 통해 기판에 코팅한 후, 열분해 과정을 통해 4인치 크기의 고품질 MoS

2

박막을 합성하였다 [14].

이 방법의 경우, 공정 편의성, 생산단가 절감 및 대면적, 고균일 합성 측면에서 장점을 지 닌다. 합성 과정에서 분해 온도를 효과적으로 낮추기 위해 2단계의 열분해 공정을 이용하였 다 (그림 1). 열분해 온도조건은 단일 소스 전구 체의 열중량 분석(thermogravimetric analysis) 을 통해 확립하였다. 1단계에서 (NH

4

)

2

MoS

4

박 막을 280℃의 온도에서 30분간 열처리 하면 다 음과 같은 열분해 반응이 유도된다.

(NH

4

)

2

MoS

4

→ MoS

3

+ 2NH

3

+ H

2

S

2단계에서 450℃에서 H

2

를 100 sccm 주입하 면서 30분간 열처리 과정을 수행하면 MoS

2

가 다음과 같은 반응에 의해 합성된다.

MoS

3

+ H

2

→ MoS

2

+ H

2

S

일반적으로 MoS

3

의 S 분해를 통한 MoS

2

형성 은 500~800℃ 사이에서 일어나게 되는데, 수 소를 주입하게 되면 이러한 분해 온도를 효과 적으로 낮출 수 있다. 이러한 반응을 통해 폴 리이미드(polyimide) 유연기판 위에 단일전구 체를 코팅한 후, 2단계의 열분해 공정을 통해 MoS

2

를 효과적으로 합성할 수 있다. 용액공정 과 2단계 열분해 공정을 통해 합성된 MoS

2

의 표면형상 및 구조를 원자힘 현미경(atomic force microscopy, AFM)과 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 분석한 결과, 표면 거칠 기(RMS roughness)가 0.33 nm로 매우 평탄한 표면을 지님을 확인할 수 있으며, 라만 스펙트 럼을 통해 MoS

2

의 대표적인 in-plane, out-of- plane의 포논(phonon)모드인 E

^2g

모드와 A

^1g

모 드 관련 피크가 검출되는 것을 확인할 수 있다 (그림 2). 일반적으로 A

^1g

모드와 E

^2g

모드의 파 수(wavenumber) 차이로 합성된 MoS

2

의 층수 를 확인할 수 있는데 23.4 cm

^-1

의 차이를 가지 는 것으로 미루어 3장 이상의 다중층 MoS

2

가 합성되었음을 알 수 있다. 또한 10 μm × 10 μm 영역에 관측되는 MoS

2

파수 차이를 맵핑한 결과, 넓은 면적에서 매우 균일한 층수 분포를 지님을 확인할 수 있다.

그림 3은 용액공정과 2단계 열분해 공정을 통 해 합성된 대면적 MoS

2

기반의 광소자 어레이 의 구조와 광전류 특성, 굽힘(bending) 테스트 결과를 보여준다. 4인치 SiO

2

/Si 웨이퍼에 용액 공정과 2단계의 열분해 공정을 이용하여 합성 된 MoS

2

기반 광소자 100개의 광전류를 확인 한 결과 균일한 광전류(photocurrent)를 보이 는 것을 확인할 수 있다. 보고된 방법을 이용 하면 유연기판 위에 저온공정을 통한 직접합 성이 가능하기 때문에 굽힘 테스트를 통해 유 연 광소자로의 응용 가능성을 확인하였다. 그 결과 100,000번의 굽힘 테스트 후에도 광전류 가 5.6% 감소한 결과는 우수한 유연성(flexibil- ity)을 지니는 소자가 제작되었음을 시사한다.

4. 롤투롤 공정을 통한 이황화몰리브덴의

대량 연속 합성/전사기술

2004년 성공적으로 구현된 단일층 그래핀 의 저차원 탄소 구조에서 기인하는 흥미로운 물성이 입증된 이래로 현재까지 심도있는 연 구를 통해 다양한 합성방법과 응용분야가 제 안되고 있다. 그 중, 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 이용한 단일층 그래핀의 연속합성 기술은 실 제 그래핀의 산업적 응용 가능성을 한 단계 높 인 혁신적인 기술로 평가되고 있다 [15]. 최근 전자/광전자 소자 응용 측면에서 그래핀의 밴 드갭이 존재하지 않는 반금속의 성질을 극복 하는 새로운 2차원 TMD 반도체 소재들이 각 광받고 있다. 하지만 현재까지 보고된 합성기 술의 경우, 층수가 제어된 고균일 TMD 소재 의 대면적 합성 측면에서 한계를 보인다. 이에 롤투롤 공정이 적용된 대표적인 TMD 소재인

그림 2

^▶

용액공정과 2단계 열분해 공정을 통해 합성된 MoS

2

의 (a) AFM 관측결과, (b) 라만 스펙트럼, (c) 라만 맵핑 결과 [14].

c

a b

그림 3

^▶

(a) 4인치 SiO

²

/Si에 합성된 MoS

²

기반 광소자 어레이의 실제 사진 100개의 광센서의 광전류 맵핑 결과, (b) 폴리이미드 유연기판 에 직접 합성된 MoS

2

의 사진과 100,000번의 굽힘 테스트 전, 후의 광센서 특성 그래프 [14].

a b

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합성을 위해 Mo과 S가 동시에 포함된 단 일 전구체인(NH

4

)

2

MoS

4

을 유기용매에 분산하 여 간단한 스핀코팅(spin-coating) 공정을 통해 기판에 코팅한 후, 열분해 과정을 통해 4인치 크기의 고품질 MoS

2

박막을 합성하였다 [14].

이 방법의 경우, 공정 편의성, 생산단가 절감 및 대면적, 고균일 합성 측면에서 장점을 지 닌다. 합성 과정에서 분해 온도를 효과적으로 낮추기 위해 2단계의 열분해 공정을 이용하였 다 (그림 1). 열분해 온도조건은 단일 소스 전구 체의 열중량 분석(thermogravimetric analysis) 을 통해 확립하였다. 1단계에서 (NH

4

)

2

MoS

4

박 막을 280℃의 온도에서 30분간 열처리 하면 다 음과 같은 열분해 반응이 유도된다.

(NH

4

)

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MoS

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→ MoS

3

+ 2NH

3

+ H

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S

2단계에서 450℃에서 H

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를 100 sccm 주입하 면서 30분간 열처리 과정을 수행하면 MoS

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가 다음과 같은 반응에 의해 합성된다.

MoS

3

+ H

2

→ MoS

2

+ H

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S

일반적으로 MoS

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의 S 분해를 통한 MoS

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형성 은 500~800℃ 사이에서 일어나게 되는데, 수 소를 주입하게 되면 이러한 분해 온도를 효과 적으로 낮출 수 있다. 이러한 반응을 통해 폴 리이미드(polyimide) 유연기판 위에 단일전구 체를 코팅한 후, 2단계의 열분해 공정을 통해 MoS

2

를 효과적으로 합성할 수 있다. 용액공정 과 2단계 열분해 공정을 통해 합성된 MoS

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의 표면형상 및 구조를 원자힘 현미경(atomic force microscopy, AFM)과 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 분석한 결과, 표면 거칠 기(RMS roughness)가 0.33 nm로 매우 평탄한 표면을 지님을 확인할 수 있으며, 라만 스펙트 럼을 통해 MoS

2

의 대표적인 in-plane, out-of- plane의 포논(phonon)모드인 E

^2g

모드와 A

^1g

모 드 관련 피크가 검출되는 것을 확인할 수 있다 (그림 2). 일반적으로 A

^1g

모드와 E

^2g

모드의 파 수(wavenumber) 차이로 합성된 MoS

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의 층수 를 확인할 수 있는데 23.4 cm

^-1

의 차이를 가지 는 것으로 미루어 3장 이상의 다중층 MoS

2

가 합성되었음을 알 수 있다. 또한 10 μm × 10 μm 영역에 관측되는 MoS

2

파수 차이를 맵핑한 결과, 넓은 면적에서 매우 균일한 층수 분포를 지님을 확인할 수 있다.

그림 3은 용액공정과 2단계 열분해 공정을 통 해 합성된 대면적 MoS

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기반의 광소자 어레이 의 구조와 광전류 특성, 굽힘(bending) 테스트 결과를 보여준다. 4인치 SiO

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/Si 웨이퍼에 용액 공정과 2단계의 열분해 공정을 이용하여 합성 된 MoS

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기반 광소자 100개의 광전류를 확인 한 결과 균일한 광전류(photocurrent)를 보이 는 것을 확인할 수 있다. 보고된 방법을 이용 하면 유연기판 위에 저온공정을 통한 직접합 성이 가능하기 때문에 굽힘 테스트를 통해 유 연 광소자로의 응용 가능성을 확인하였다. 그 결과 100,000번의 굽힘 테스트 후에도 광전류 가 5.6% 감소한 결과는 우수한 유연성(flexibil- ity)을 지니는 소자가 제작되었음을 시사한다.

4. 롤투롤 공정을 통한 이황화몰리브덴의

대량 연속 합성/전사기술

2004년 성공적으로 구현된 단일층 그래핀 의 저차원 탄소 구조에서 기인하는 흥미로운 물성이 입증된 이래로 현재까지 심도있는 연 구를 통해 다양한 합성방법과 응용분야가 제 안되고 있다. 그 중, 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 이용한 단일층 그래핀의 연속합성 기술은 실 제 그래핀의 산업적 응용 가능성을 한 단계 높 인 혁신적인 기술로 평가되고 있다 [15]. 최근 전자/광전자 소자 응용 측면에서 그래핀의 밴 드갭이 존재하지 않는 반금속의 성질을 극복 하는 새로운 2차원 TMD 반도체 소재들이 각 광받고 있다. 하지만 현재까지 보고된 합성기 술의 경우, 층수가 제어된 고균일 TMD 소재 의 대면적 합성 측면에서 한계를 보인다. 이에 롤투롤 공정이 적용된 대표적인 TMD 소재인

그림 2

^▶

용액공정과 2단계 열분해 공정을 통해 합성된 MoS

2

의 (a) AFM 관측결과, (b) 라만 스펙트럼, (c) 라만 맵핑 결과 [14].

c

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그림 3

^▶

(a) 4인치 SiO

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/Si에 합성된 MoS

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기반 광소자 어레이의 실제 사진 100개의 광센서의 광전류 맵핑 결과, (b) 폴리이미드 유연기판 에 직접 합성된 MoS

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의 사진과 100,000번의 굽힘 테스트 전, 후의 광센서 특성 그래프 [14].

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2

의 대량 연속합성기술이 보고되었다 [16].

롤투롤 공정통한 대량 합성기술의 실현을 위 해서는 구리 또는 니켈과 같은 가격경쟁력이 확보된 금속 호일에 연속적으로 반응 소스를 주입하는 기술이 요구되는데, 가장 일반적인 Mo과 S를 동시에 증발시켜 기판에 MoS

2

를 합 성하는 열화학기상증착법의 경우 과잉 공급 된 S에 의해 금속 호일의 황화현상이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 용액공정을 통 해 금속 호일에 Mo과 S가 포함된 단일 전구체 를 코팅하고 롤투롤 공정을 통한 연속적인 열 분해 과정을 통해 MoS

2

을 대량으로 합성하는 방법이 제안되었다 (그림 4(a)-(b)). 또한 전구 체를 포함한 용액의 농도 조절을 통해 광소자

성능에 영향을 미치는 구조적 특징인 MoS

2

의 층수를 효과적으로 제어하였으며(그림 4(c)- (e)), 롤투롤 공정을 적용하여 층수가 제어된 50 cm 길이의 대면적 MoS

2

를 유연 기판(poly- ethylene terephtahlate, PET)에 효과적으로 전 사하는 기술을 확립하였다 (그림 4(f)).

5. 원자치환을 통한 2차원 반도체 소재 물성제어

최근 저차원 구조에서 기인하는 우수한 물 성을 지닌 2차원 TMD 소재 기반 응용연구가

활발히 진행되고 있다. 앞서 언급한 바와 같이 실제 응용을 위해 선결해야 할 과제로는 대면 적, 고균일 합성 기술개발과 더불어 고성능 차 세대 소자 구현을 위한 고품질 소재합성 기술 개발이 요구된다. 두 가지 요건을 동시에 충족 하는 것에 대한 기술적 난제를 해결하기 어렵 기 때문에, 대안으로써 고성능, 고신뢰성 광소 자 어레이 구현을 위한 2차원 대면적 삼원합금 (ternary alloy) 소재 합성 기술에 대해 소개하 고자 한다. 극초박막 형태의 이차원 TMD 소 재의 경우 기존 벌크(bulk) 소재와는 완벽하게 구별 가능한 물성을 지니게 되는데, 그 이유는 전자와 원자 한 층의 이차원적인 상호작용으 로 설명 가능하다. 따라서 원자의 종류 및 결합

구조에 따라 완벽하게 다른 전기적 특성을 지 니는 소재로 제어가 가능하다. 예를 들면 MoS

2

의 경우 이중층 이상일 때 1.2 eV의 간접형 (indirect) 밴드갭을 지니는 반면, 단일층의 경 우 1.8 eV의 직접형(direct) 밴드갭을 지닌다.

따라서, 이종 원자 치환(heteroatom substitu- tion)을 통한 밴드갭 에너지 제어, 전자구조 변 화에 의한 광전기적 특성에 영향을 미치는 격 자 내 결함 상태 제어(defect state engineering) 등 다양한 물성제어가 가능하다. 이는 2차원 반도체 소재 기반 고성능 전자/광전자 소자 구 현에 핵심적인 기술이라 사료된다. 그림 5(a) 는 2차원 MoS

2(1-x)

Se

2x

삼원합금 소재 합성 방 법에 대한 개념도를 보여준다. 용액공정 기반

그림 4

^▶

(a) 바코팅을 이용한 (NH

4

)

2

MoS

4

전구체의 코팅 공정 모식도와 실제 사진, (b) 롤투롤 기반의 열분해 공정 모식도와 이를 통해 니 켈 호일 위에 합성된 대면적 MoS

2

의 실제 사진, 전구체를 포함한 용액의 농도 제어 ((c) 0.2 wt%, (d) 0.5 wt%), (e) 1.25 wt%)에 따른 MoS

2

의 TEM 관측 결과. (f) 롤투롤 전사 공정을 통해 유연기판위에 전사된 50 cm 길이의 대면적 MoS

2

의 실제사진 [16].

a b

c d e f

그림 5

^▶

(a) 2차원 MoS

2(1-x)

Se

2x

삼원합금 소재 합성 방법에 대한 개념도, (b) 셀렌화 온도 변화에 따른 삼원합금 소재의 S와 Se의 상대 적 비율변화 그래프, (c) 4인치 석영 (quartz) 기판에 750 ℃의 온도에서 합성된 대면적 MoS

1.15

Se

0.85

삼원합금 소재의 실제 사 진 [17].

a

b c

(7)

Special Theme

36

37 MoS

2

의 대량 연속합성기술이 보고되었다 [16].

롤투롤 공정통한 대량 합성기술의 실현을 위 해서는 구리 또는 니켈과 같은 가격경쟁력이 확보된 금속 호일에 연속적으로 반응 소스를 주입하는 기술이 요구되는데, 가장 일반적인 Mo과 S를 동시에 증발시켜 기판에 MoS

2

를 합 성하는 열화학기상증착법의 경우 과잉 공급 된 S에 의해 금속 호일의 황화현상이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 용액공정을 통 해 금속 호일에 Mo과 S가 포함된 단일 전구체 를 코팅하고 롤투롤 공정을 통한 연속적인 열 분해 과정을 통해 MoS

2

을 대량으로 합성하는 방법이 제안되었다 (그림 4(a)-(b)). 또한 전구 체를 포함한 용액의 농도 조절을 통해 광소자

성능에 영향을 미치는 구조적 특징인 MoS

2

의 층수를 효과적으로 제어하였으며(그림 4(c)- (e)), 롤투롤 공정을 적용하여 층수가 제어된 50 cm 길이의 대면적 MoS

2

를 유연 기판(poly- ethylene terephtahlate, PET)에 효과적으로 전 사하는 기술을 확립하였다 (그림 4(f)).

5. 원자치환을 통한 2차원 반도체 소재 물성제어

최근 저차원 구조에서 기인하는 우수한 물 성을 지닌 2차원 TMD 소재 기반 응용연구가

활발히 진행되고 있다. 앞서 언급한 바와 같이 실제 응용을 위해 선결해야 할 과제로는 대면 적, 고균일 합성 기술개발과 더불어 고성능 차 세대 소자 구현을 위한 고품질 소재합성 기술 개발이 요구된다. 두 가지 요건을 동시에 충족 하는 것에 대한 기술적 난제를 해결하기 어렵 기 때문에, 대안으로써 고성능, 고신뢰성 광소 자 어레이 구현을 위한 2차원 대면적 삼원합금 (ternary alloy) 소재 합성 기술에 대해 소개하 고자 한다. 극초박막 형태의 이차원 TMD 소 재의 경우 기존 벌크(bulk) 소재와는 완벽하게 구별 가능한 물성을 지니게 되는데, 그 이유는 전자와 원자 한 층의 이차원적인 상호작용으 로 설명 가능하다. 따라서 원자의 종류 및 결합

구조에 따라 완벽하게 다른 전기적 특성을 지 니는 소재로 제어가 가능하다. 예를 들면 MoS

2

의 경우 이중층 이상일 때 1.2 eV의 간접형 (indirect) 밴드갭을 지니는 반면, 단일층의 경 우 1.8 eV의 직접형(direct) 밴드갭을 지닌다.

따라서, 이종 원자 치환(heteroatom substitu- tion)을 통한 밴드갭 에너지 제어, 전자구조 변 화에 의한 광전기적 특성에 영향을 미치는 격 자 내 결함 상태 제어(defect state engineering) 등 다양한 물성제어가 가능하다. 이는 2차원 반도체 소재 기반 고성능 전자/광전자 소자 구 현에 핵심적인 기술이라 사료된다. 그림 5(a) 는 2차원 MoS

2(1-x)

Se

2x

삼원합금 소재 합성 방 법에 대한 개념도를 보여준다. 용액공정 기반

그림 4

^▶

(a) 바코팅을 이용한 (NH

4

)

2

MoS

4

전구체의 코팅 공정 모식도와 실제 사진, (b) 롤투롤 기반의 열분해 공정 모식도와 이를 통해 니 켈 호일 위에 합성된 대면적 MoS

2

의 실제 사진, 전구체를 포함한 용액의 농도 제어 ((c) 0.2 wt%, (d) 0.5 wt%), (e) 1.25 wt%)에 따른 MoS

2

의 TEM 관측 결과. (f) 롤투롤 전사 공정을 통해 유연기판위에 전사된 50 cm 길이의 대면적 MoS

2

의 실제사진 [16].

a b

c d e f

그림 5

^▶

(a) 2차원 MoS

2(1-x)

Se

2x

삼원합금 소재 합성 방법에 대한 개념도, (b) 셀렌화 온도 변화에 따른 삼원합금 소재의 S와 Se의 상대 적 비율변화 그래프, (c) 4인치 석영 (quartz) 기판에 750 ℃의 온도에서 합성된 대면적 MoS

1.15

Se

0.85

삼원합금 소재의 실제 사 진 [17].

a

b c

(8)

Special Theme

38

39 대면적 MoS

2

를 호스트 물질(host material)로 사용하여 온도 변화(600~800℃)를 통한 셀렌 화(selenization) 공정을 통해 S과 Se의 비율이 제어된 4 인치 크기의 2차원 삼원합금 소재 합 성이 가능하다 (그림 5(b), (c)). 결정 내 존재 하는 S과 Se의 원자 비율은 X선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 확 인하였다. 그림 6은 MoS

2

, MoSe

2

, MoS

1.15

Se

0.85

삼원합금 소재 기반의 가시광센서의 구조와 특성 분석 결과를 보여준다. 20개 광소자의 광 전류를 확인한 결과, 샘플의 종류에 무관하게 균일한 광전류를 보이는 것을 확인할 수 있다.

또한 이원 소재(MoS

2

, MoSe

2

)에 비해 삼원합금 소재가 상대적으로 우수한 광전류값을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는 두 단계(합성, 셀렌 화)의 열처리 공정을 통한 결함 농도의 감소와

삼원 합금화에 의한 deep level defect state의 shallow level defect state로의 전이(transition) 현상으로 설명할 수 있다. 2차원 삼원합금 소재 기반의 가시광 센서의 광응답성은 2.06 A/W로 기존 보고된 다양한 소재 기반 광센서와 비교 하였을 때 경쟁력 있는 수치를 보임을 확인할 수 있으며, 기존 상용화된 반도체 기반 광센서 의 성능을 상회하는 우수한 특성을 보이는 것 을 알 수 있다.

6. 맺음말

본고에서는 2차원 TMD 소재인 MoS

2

의 산업 적 응용을 위한 두 가지 핵심 이유인 신뢰성이

그림 6

^▶

(a) 2차원 MoS

2(1-x)

Se

2x

삼원합금 소재 기반 가시광 센서의 모식도, (b) MoS

2

, MoSe

2

, MoS

1.15

Se

0.85

삼원합금 소재 기반 광센서 의 단일소자별 광전류 그래프, (c) MoS

2

, MoSe

2

, MoS

1.15

Se

0.85

삼원합금 소재 기반 광센서의 인가전압에 따른 광응답성과 기존 보고된 다양한 소재별 광센서의 성능 비교 [17].

a

b

c 확보된 대면적, 고균일 합성방법과 원자치환

을 통해 2차원 삼원합금 소재 합성 및 기존 광 소자의 성능을 상회하는 광센서 응용 기술에 대해 논의하였다. 사실 2차원 반도체 소재 기 반 고신뢰성, 고성능 소자 구현을 위해서는 대 기 안정성 확보, 구조적 특징에서 기인하는 반 데르발스 갭(van der Waals gap)에 의한 전극 과의 접촉저항 감소, 결함 농도의 효과적인 제 어, 계면 특성 향상 등 다양한 해결해야할 이슈

들이 존재한다. 하지만 지난 탄소나노튜브와

그래핀 관련 연구에서와 같이 단일소재에 대한

심층적이고 다각적인 연구를 통해 언급된 이

슈들을 획기적으로 극복할 수 있는 상용화 기

술이 개발될 것이라 전망한다. 이는 현재 소형

화의 한계 및 과다전력 소모 문제를 획기적으

로 극복하여 4차 산업혁명의 핵심 키워드인 사

물 인터넷(IoT)용 차세대 스마트 소자 구현에

적합한 소재 기술을 제공할 수 있을 것이다.

(9)

Special Theme

38

39 대면적 MoS

2

를 호스트 물질(host material)로 사용하여 온도 변화(600~800℃)를 통한 셀렌 화(selenization) 공정을 통해 S과 Se의 비율이 제어된 4 인치 크기의 2차원 삼원합금 소재 합 성이 가능하다 (그림 5(b), (c)). 결정 내 존재 하는 S과 Se의 원자 비율은 X선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 확 인하였다. 그림 6은 MoS

2

, MoSe

2

, MoS

1.15

Se

0.85

삼원합금 소재 기반의 가시광센서의 구조와 특성 분석 결과를 보여준다. 20개 광소자의 광 전류를 확인한 결과, 샘플의 종류에 무관하게 균일한 광전류를 보이는 것을 확인할 수 있다.

또한 이원 소재(MoS

2

, MoSe

2

)에 비해 삼원합금 소재가 상대적으로 우수한 광전류값을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는 두 단계(합성, 셀렌 화)의 열처리 공정을 통한 결함 농도의 감소와

삼원 합금화에 의한 deep level defect state의 shallow level defect state로의 전이(transition) 현상으로 설명할 수 있다. 2차원 삼원합금 소재 기반의 가시광 센서의 광응답성은 2.06 A/W로 기존 보고된 다양한 소재 기반 광센서와 비교 하였을 때 경쟁력 있는 수치를 보임을 확인할 수 있으며, 기존 상용화된 반도체 기반 광센서 의 성능을 상회하는 우수한 특성을 보이는 것 을 알 수 있다.

6. 맺음말

본고에서는 2차원 TMD 소재인 MoS

2

의 산업 적 응용을 위한 두 가지 핵심 이유인 신뢰성이

그림 6

^▶

(a) 2차원 MoS

2(1-x)

Se

2x

삼원합금 소재 기반 가시광 센서의 모식도, (b) MoS

2

, MoSe

2

, MoS

1.15

Se

0.85

삼원합금 소재 기반 광센서 의 단일소자별 광전류 그래프, (c) MoS

2

, MoSe

2

, MoS

1.15

Se

0.85

삼원합금 소재 기반 광센서의 인가전압에 따른 광응답성과 기존 보고된 다양한 소재별 광센서의 성능 비교 [17].

a

b

c 확보된 대면적, 고균일 합성방법과 원자치환

을 통해 2차원 삼원합금 소재 합성 및 기존 광 소자의 성능을 상회하는 광센서 응용 기술에 대해 논의하였다. 사실 2차원 반도체 소재 기 반 고신뢰성, 고성능 소자 구현을 위해서는 대 기 안정성 확보, 구조적 특징에서 기인하는 반 데르발스 갭(van der Waals gap)에 의한 전극 과의 접촉저항 감소, 결함 농도의 효과적인 제 어, 계면 특성 향상 등 다양한 해결해야할 이슈

들이 존재한다. 하지만 지난 탄소나노튜브와

그래핀 관련 연구에서와 같이 단일소재에 대한

심층적이고 다각적인 연구를 통해 언급된 이

슈들을 획기적으로 극복할 수 있는 상용화 기

술이 개발될 것이라 전망한다. 이는 현재 소형

화의 한계 및 과다전력 소모 문제를 획기적으

로 극복하여 4차 산업혁명의 핵심 키워드인 사

물 인터넷(IoT)용 차세대 스마트 소자 구현에

적합한 소재 기술을 제공할 수 있을 것이다.

(10)

Special Theme

40

41 참 ^/ 고 ^/ 문 ^/ 헌

[1] Q. H. Wang, K. K. Zadeh, A. Kis, J. N. Cole- man, and M. S. Strano, Nat. Nanotechnol., 7, 699 (2012). http://doi.org/10.1038/nnano.2012.193.

[2] H. Li, J. Wu, Z. Yin, and H. Zhang, Acc. Chem.

Res. 47, 1067 (2014). http://doi.org/10.1021/

ar4002312.

[3] O. L. Sanchez, D. Lembke, M. Kayci, A. Rad- enovic, and A. Kis, Nat. Nanotechnol., 8, 497-501 (2013). http://doi.org/10.1038/nnano.2013.100.

[4] H. Tan, Y. Fan, Y. Zhou, Q. Chen, W. Xu, and J.

H. Warner, ACS Nano, 10, 7866 (2016). http://doi.

org/10.1021/acsnano.6b03722.

[5] H. Tan, W. Xu, Y. Sheng, C. S. Lau, Y. Fan, Q.

Chen, M. Tweedie, X. Wang, Y. Zhou, and J. H.

Warner, Adv. Mater., 29, 1702917 (2017). http://

doi.org/10.1002/adma.201702917.

[6 D. H. Kang, M. S. Kim, J. Shim, J. Jeon, H. Y.

Park, W. S. Jung, H. Y. Yu, C. H. Pang, S. Lee, and J. H. Park, Adv. Funct. Mater., 25, 4219 (2015). http://doi.org/10.1002/adfm.201501170.

[7] A. M. van der Zander, P. Y. Huang, D. A.

Chenet, T. C. Berkelbach, Y. You, G. H. Lee, T.

F. Heinz, D. R. Reichman, D. A. Muller, and J.

C. Hone, Nat. Mater., 12, 554 (2013). http://doi.

org/10.1038/nmat3633.

[8] X. Wang, H. Feng, Y. Wu, and L. Jiao, J. Am.

Chem. Soc., 135, 5304 (2013). http://dx.doi.

org/10.1021/ja4013485.

[9] S. Umrao, J. Jeon, S. M. Jeon, Y. J. Choi, and S. Lee, Nanoscale, 9, 594 (2017). http://doi.

org/10.1039/c6nr07240b.

[10] Y. Zhan, Z. Liu, S. Najmaei, P. M. Ajayan, and J.

Lou, Small, 8, 966 (2012). http://doi.org/10.1002/

smll.201102654.

[11] J. G. Song, J. Park, W. Lee, T. Choi, H. Jung, C. W. Lee, S. H. Hwang, J. M. Myoung, J. H.

Jung, S. H. Kim, C. L. Matras, and H. Kim, ACS Nano, 7, 11333 (2013). http://doi.org/10.1021/

nn405194e.

[12] K. Kang, S. Xie, L. Huang, Y. Han, P. Y. Huang, K. F. Mak, C. J. Kim, D. Muller, and J. Park, Nature, 520, 656 (2015). http://doi.org/10.1038/

nature14417.

[13] P. Yang, X. Zou, Z. Zhang, M. Hong, J. Shi, S. Chen, J. Shu, L. Zhao, S. Jiang, X. Zhou, Y.

Huan, C. Xie, P. Gao, Q. Chen, Q. Zhang, Z.

Liu, and Y. Zhang, Nat. Comm., 9, 979 (2018).

http://doi.org/10.1038/s41467-018-03388-5.

[14] Y. R. Lim, W. Song, J. K. Han, Y. B. Lee, S. J.

Kim, S. Myung, S. S. Lee, K. S. An, C. J. Choi, and J. Lim, Adv. Mater., 28, 5025 (2016). http://

doi.org/10.1002/adma.201600606.

[15] S. Bae, H. Kim, Y. Lee, X. Xu, J. S. Park, Y.

Zheng, J. Balakrishnan, T. Lei, H. R. Kim, Y.

I. Song, Y. J. Kim, K. S. Kim, B. Ozyilmaz, J.

H. Ahn, B. H. Hong, and S. Iijima, Nat. Nano- technol., 5, 574 (2010). http://doi.org/10.1038/

nnano.2010.132.

[16] Y. R. Lim, J. K. Han, S. Ku. Kim, Y. B. Lee, Y.

Yoon, S. J. Kim, B. K. Min, Y. Kim, C. Jeon, S.

Won, J. H. Kim, W. Song, S. Myung, S. S. Lee, K. S. An, and J. Lim, Adv. Mater., 30, 1705270 (2018). http://doi.org/10.1002/adma.201705270.

[17] Y. R. Lim, J. K. Han, Y. Yoon, J. B. Lee, C. Jeon, M. Choi, H. Chang, N. Park, J. H. Kim, Z. Lee, W. Song, S. Myung, S. S. Lee, K. S. An, J. H.

Ahn, and J. Lim, Adv. Mater., 31, 1901405 (2019).

http://doi.org/10.1002/adma.201901405.

성명 임 종 선

학력 1991년 서강대학교 물리학과 학사 1995년 서강대학교 물리학과 석사 2001년 서강대학교 물리학과 박사

경력 2001년 ㈜네오뷰 코오롱 과장

2001년 ~ 2002년 이화여자대학교 물리학과 박사후연구원 2002년 ~ 2005년 ㈜삼성전자 LCD 총괄 책임연구원

2005년 ~ 현재 한국화학연구원 박막재료연구센터 책임연구원 성명 송 우 석

학력 2006년 한림대학교 물리학과 학사 2008년 성균관대학교 물리학과 석사 2013년 성균관대학교 물리학과 박사

경력 2013년 ~ 2014년 한국화학연구원 박막재료연구센터 박사후연구원 2014년 ~ 현재 한국화학연구원 박막재료연구센터 선임연구원 성명 임 이 랑

학력 2014년 전북대학교 반도체과학기술학과 학사 2016년 전북대학교 반도체화학공학과 석사 2016년 ~ 현재 연세대학교 전기전자공학부 대학원 박사과정

저

^/

자

^/

약

^/

력

(11)

Special Theme

40

41 참 ^/ 고 ^/ 문 ^/ 헌

[1] Q. H. Wang, K. K. Zadeh, A. Kis, J. N. Cole- man, and M. S. Strano, Nat. Nanotechnol., 7, 699 (2012). http://doi.org/10.1038/nnano.2012.193.

[2] H. Li, J. Wu, Z. Yin, and H. Zhang, Acc. Chem.

Res. 47, 1067 (2014). http://doi.org/10.1021/

ar4002312.

[3] O. L. Sanchez, D. Lembke, M. Kayci, A. Rad- enovic, and A. Kis, Nat. Nanotechnol., 8, 497-501 (2013). http://doi.org/10.1038/nnano.2013.100.

[4] H. Tan, Y. Fan, Y. Zhou, Q. Chen, W. Xu, and J.

H. Warner, ACS Nano, 10, 7866 (2016). http://doi.

org/10.1021/acsnano.6b03722.

[5] H. Tan, W. Xu, Y. Sheng, C. S. Lau, Y. Fan, Q.

Chen, M. Tweedie, X. Wang, Y. Zhou, and J. H.

Warner, Adv. Mater., 29, 1702917 (2017). http://

doi.org/10.1002/adma.201702917.

[6 D. H. Kang, M. S. Kim, J. Shim, J. Jeon, H. Y.

Park, W. S. Jung, H. Y. Yu, C. H. Pang, S. Lee, and J. H. Park, Adv. Funct. Mater., 25, 4219 (2015). http://doi.org/10.1002/adfm.201501170.

[7] A. M. van der Zander, P. Y. Huang, D. A.

Chenet, T. C. Berkelbach, Y. You, G. H. Lee, T.

F. Heinz, D. R. Reichman, D. A. Muller, and J.

C. Hone, Nat. Mater., 12, 554 (2013). http://doi.

org/10.1038/nmat3633.

[8] X. Wang, H. Feng, Y. Wu, and L. Jiao, J. Am.

Chem. Soc., 135, 5304 (2013). http://dx.doi.

org/10.1021/ja4013485.

[9] S. Umrao, J. Jeon, S. M. Jeon, Y. J. Choi, and S. Lee, Nanoscale, 9, 594 (2017). http://doi.

org/10.1039/c6nr07240b.

[10] Y. Zhan, Z. Liu, S. Najmaei, P. M. Ajayan, and J.

Lou, Small, 8, 966 (2012). http://doi.org/10.1002/

smll.201102654.

[11] J. G. Song, J. Park, W. Lee, T. Choi, H. Jung, C. W. Lee, S. H. Hwang, J. M. Myoung, J. H.

Jung, S. H. Kim, C. L. Matras, and H. Kim, ACS Nano, 7, 11333 (2013). http://doi.org/10.1021/

nn405194e.

[12] K. Kang, S. Xie, L. Huang, Y. Han, P. Y. Huang, K. F. Mak, C. J. Kim, D. Muller, and J. Park, Nature, 520, 656 (2015). http://doi.org/10.1038/

nature14417.

[13] P. Yang, X. Zou, Z. Zhang, M. Hong, J. Shi, S. Chen, J. Shu, L. Zhao, S. Jiang, X. Zhou, Y.

Huan, C. Xie, P. Gao, Q. Chen, Q. Zhang, Z.

Liu, and Y. Zhang, Nat. Comm., 9, 979 (2018).

http://doi.org/10.1038/s41467-018-03388-5.

[14] Y. R. Lim, W. Song, J. K. Han, Y. B. Lee, S. J.

Kim, S. Myung, S. S. Lee, K. S. An, C. J. Choi, and J. Lim, Adv. Mater., 28, 5025 (2016). http://

doi.org/10.1002/adma.201600606.

[15] S. Bae, H. Kim, Y. Lee, X. Xu, J. S. Park, Y.

Zheng, J. Balakrishnan, T. Lei, H. R. Kim, Y.

I. Song, Y. J. Kim, K. S. Kim, B. Ozyilmaz, J.

H. Ahn, B. H. Hong, and S. Iijima, Nat. Nano- technol., 5, 574 (2010). http://doi.org/10.1038/

nnano.2010.132.

[16] Y. R. Lim, J. K. Han, S. Ku. Kim, Y. B. Lee, Y.

Yoon, S. J. Kim, B. K. Min, Y. Kim, C. Jeon, S.

Won, J. H. Kim, W. Song, S. Myung, S. S. Lee, K. S. An, and J. Lim, Adv. Mater., 30, 1705270 (2018). http://doi.org/10.1002/adma.201705270.

[17] Y. R. Lim, J. K. Han, Y. Yoon, J. B. Lee, C. Jeon, M. Choi, H. Chang, N. Park, J. H. Kim, Z. Lee, W. Song, S. Myung, S. S. Lee, K. S. An, J. H.

Ahn, and J. Lim, Adv. Mater., 31, 1901405 (2019).

http://doi.org/10.1002/adma.201901405.

성명 임 종 선

학력 1991년 서강대학교 물리학과 학사 1995년 서강대학교 물리학과 석사 2001년 서강대학교 물리학과 박사

경력 2001년 ㈜네오뷰 코오롱 과장

2001년 ~ 2002년 이화여자대학교 물리학과 박사후연구원 2002년 ~ 2005년 ㈜삼성전자 LCD 총괄 책임연구원

2005년 ~ 현재 한국화학연구원 박막재료연구센터 책임연구원 성명 송 우 석

학력 2006년 한림대학교 물리학과 학사 2008년 성균관대학교 물리학과 석사 2013년 성균관대학교 물리학과 박사

경력 2013년 ~ 2014년 한국화학연구원 박막재료연구센터 박사후연구원 2014년 ~ 현재 한국화학연구원 박막재료연구센터 선임연구원 성명 임 이 랑

학력 2014년 전북대학교 반도체과학기술학과 학사 2016년 전북대학교 반도체화학공학과 석사 2016년 ~ 현재 연세대학교 전기전자공학부 대학원 박사과정

저

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자

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약

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